一级蜗轮蜗杆减速器设计

-.z精细机械设计实训(论文)说明书题目：单级蜗杆减速器设计系别：机电工程学院专业：机械工程及自动化学生**：学号：指导教师：职称：■题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发■20年月日目录引言……………1设计题目……………………1带式运输机的工作原理……………………1工作情况……………………2设计数据……………………2传动方案……………………2课程设计内容及内容………2总体传动方案的选择与分析……………2传动方案的选择……………2传动方案的分析……………3电动机的选择……………3电动机功率确实定…………3确定电动机的转速…………4传动装置运动及动力参数计算………4各轴的转速计算……………4各轴的输入功率……………5各轴的输入转矩……………5蜗轮蜗杆的设计及其参数计算………6传动参数……………………6蜗轮蜗杆材料及强度计算…………………6计算相对滑动速度与传动效率……………6确定主要集合尺寸…………7热平衡计算…………………7蜗杆传动的几何尺寸计算…………………7轴的设计计算及校核…………………8输出轴的设计………………8选择轴的材料及热处理……………………8初算轴的最小直径…………86.1.3联轴器的选择………………9轴承的选择及校核………10轴的构造设计………………12蜗杆轴的构造造型如下…………………12蜗杆轴的径向尺寸确实定………………13蜗杆轴的轴向尺寸确实定………………13蜗轮轴的构造造型如下…………………13蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配………………14蜗轮轴的径向尺寸确实定………………14蜗轮轴的轴向尺寸确实定………………15蜗轮的强度校核…………15键连接设计计算………17蜗杆联接键………………17蜗轮键的选择与校核……………………17蜗轮轴键的选择与校核…………………18箱体的设计计算………18箱体的构形式和材料………18箱体主要构造尺寸和关系…………………19螺栓等相关标准的选择……………19螺栓、螺母、螺钉的选择…………………20销，垫圈垫片的选择………20减速器构造与润滑的概要说明……20减速器的构造……………20减速箱体的构造…………21速器的润滑与密封………21减速器简要说明……………………21设计小结………………21谢辞……………22参考文献………………………24附录……………25-.z引言课程设计是考察学生全面在掌握根本理论知识的重要环节。在2010年01月04日-2010年01月18日为期二周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器〔电机——联轴器——减速器——联轴器——滚筒〕，本人是在指导教师指导下完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的根本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的构造设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A2图纸装配图1*、A4图纸的零件图2*。设计参数确实定和方案的选择通过查询有关资料所得。蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造〔CAD/CAM〕技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进展深入地了解和学习。本文主要介绍一级蜗轮蜗杆减速器的设计过程及其相关零、部件的CAD图形。计算机辅助设计〔CAD〕，计算机辅助设计及辅助制造〔CAD/CAM〕技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。该减速器的设计根本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望教师批评指正。设计小结一级蜗杆减速器的设计是一个较为复杂的过程，通过这次设计觉得自己受益匪浅。机械设计课程设计是机械设计课程的一个重要环节，它可以让我们进一步稳固和加深学生所学的理论知识，通过设计把机械设计及其他有关先修课程〔如机械制图、材料力学、工程材料等〕中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且，本次设计是我们学生首次进展完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我今后的设计工作打了良好的根底。通过本次课程设计，还提高了我的计算和制图能力；同时对减速器的构造和设计步骤有了一个大概的了解，对之前所学的专业知识作了一个很好的总结，设计**有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的学习工作中来弥补。设计过程中我能够比较熟悉地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规*；熟悉有关的国家标准和行业标准〔如GB、等〕，获得了一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的根本技能训练。当一份比较象样的课程设计完成的时候，我的内心无法用文字来表达。几天以来日日夜夜的计算与绘图和在电脑前编辑排版说明书，让我感觉做一个大学生原来也可以这么辛苦。但是，所有的这一切，都是值得的，它让我感觉大学是如此的充实。谢辞在课程设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开场进入课题到设计的顺利完成，有多少可敬的师长、同学给了我无言的帮助，在这里请承受我诚挚的谢意！同时我还要特别感谢谢海涌、柏子刚、冯翠云教师对我这次课程设计指导付出的苦心与汗水，谢谢你们。要是没有你们的指导与帮助，我想也许我自己一个人无法这么快这么顺利的完成了。设计题目：带式运输机的传动装置的设计带式运输机的工作原理带式运输机的传动示意图如图1、电动机2、带传动3、齿轮减速4、轴承5、联轴器、6、鼓轮7、运输带工作情况：条件工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35℃；使用折旧期；8年；检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；运输带速度容许误差：±5%；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。设计数据运输带工作接力F/N运输带工作速度/〔m/s〕卷筒直径D/mm23001.5500传动方案本课程设计采用的是单级蜗杆减速器传动。课程设计内容及内容电动机的选择与运动参数计算；斜齿轮传动设计计算；轴的设计；滚动轴承的选择；键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制；设计计算说明书的编写；减速器总装配图一*；齿轮、轴零件图各一*；设计说明书一份。总体传动方案的选择与分析传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如以下图所示：传动方案的分析该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380V，其构造简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，构造紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各局部零件的标准化程度高，设计与维护及维修本钱低；构造较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。电动机的选择电动机功率确实定工作机各传动部件的传动效率及总效率：查?机械设计课程设计指导书?表9.2可知蜗杆传动的传动比为：；又根据?机械设计根底?表4-2可知蜗杆头数为，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为：查?机械设计课程设计指导书?表9.1可知各传动部件的效率分别为：；；工作机的总效率为：电动机的功率：所以电动机所需工作效率为：确定电动机的转速传动装置的传动比确实定：查?机械设计课程设计指导书?书中表9.2得各级齿轮传动比方下：理论总传动比：电动机的转速：卷筒轴的工作转速：所以电动机转速的可选*围为：根据上面所算得的原动机的功率与转速*围，符合这一*围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置构造紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。其主要功能表如下：电动机型号额定功率kW满载转速/r/min起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M2-65.59602.02.0传动装置运动及动力参数计算各轴的转速计算实际总传动比及各级传动比的他配：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比:所以取各轴的转速：第一轴转速：第二轴转速：各轴的输入功率第一轴功率：第二轴功率：第三轴功率：各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：第一轴转矩：第二轴转矩：第三轴转矩：将运动和动力参数计算结果进展整理并列于下表：轴名功率P/kW转矩转速n/(r/min)传动比效率电机轴5.311第一轴5.2510.99第二轴4.2170.80卷筒轴4.0310.95蜗轮蜗杆的设计及其参数计算传动参数蜗杆输入功率P=5.3kW，蜗杆转速，蜗轮转速，理论传动比i=16.75，实际传动比i=17，蜗杆头数，蜗轮齿数为，蜗轮转速蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经外表淬火，齿面硬度>45HRC,蜗轮缘选用材料ZCuSn10Pb1,砂型铸造。蜗轮材料的许用接触应力，由?机械设计根底?表4-5可知,=180MPa.估取啮合效率：蜗轮轴转矩：载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算值==模数及蜗杆分度圆直径由?机械设计根底?表4-1取标准值，分别为：模数m=8mm蜗杆分度圆直径计算相对滑动速度与传动效率蜗杆导程角蜗杆分度圆的圆周速度相对活动速度当量摩擦角取验算啮合效率〔与初取值相近〕。传动总效率〔在表4-4所列*围内〕。确定主要集合尺寸蜗轮分度圆直径：中心距热平衡计算环境温度取工作温度取传热系数取需要的散热面积公式说明及结果公式说明及结果名称齿距齿距齿顶高顶隙齿根高齿高公式说明公式说明及结果名称蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径蜗杆导程角蜗杆齿宽蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮外圆直径蜗轮咽喉母圆半径蜗轮螺旋角蜗轮齿宽中心距所以，与蜗杆螺旋线方向一样轴的设计计算及校核输出轴的设计6.1.1选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，应选择常用的45钢，调质处理。初算轴的最小直径轴的输入功率为5.25kW，转速为960r/min.根据?机械设计根底?表7-4可知，C值在106~118间。所以输出轴的最小直径：但是，由于轴上有1个键槽，计入键槽的影响：输出轴的输入功率为4.2kW，转速为56.5r/min，则输出轴的最小直径：由于轴上由2个键槽，故卷筒轴的输入功率为4.03kW,转速为56.5r/min，则卷筒轴的最小直径为6.1.3联轴器的选择载荷计算蜗杆轴名义转矩为由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，取工作情况系数k=1.3。蜗杆轴计算转矩：蜗轮轴名义转矩为;卷筒轴计算转矩为所以蜗轮轴计算转矩：卷筒轴计算转矩：选择联轴器的型号查?机械设计课程设计指导书?表14.2可知，电动机轴的直径，轴长；蜗杆轴直径。查?机械设计课程设计指导书?表13.1可知，蜗杆轴的输入端选用LH3型弹性柱销联轴器。联轴器标记LH3联轴器GB/T5014公称转矩许用转速查?机械设计课程设计指导书?表13.1可知，蜗轮轴的输出端选用LH4型弹性柱销联轴器。联轴器标记LH4联轴器GB/T5014公称转矩许用转速轴承的选择及校核初选输入轴的轴承型号据工作条件和输入轴的轴颈，由?机械设计根底?附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30208〔一对〕，其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm。据工作条件和输出轴的轴颈，由?机械设计根底?附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30214〔一对〕，其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。根本额定动载荷C=63000N计算系数e=0.37轴向载荷系数Y=1.6计算蜗杆轴的受力蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力蜗杆轴：蜗轮轴：计算轴承内部轴向力轴承的内部轴向力：计算轴承的轴向载荷轴承2的轴向载荷由得，与方向一样，其和为〔轴承2为“压紧〞端〕，所以轴承1的轴向载荷〔轴承1为“放松〞端〕计算当量动载荷轴承1的载荷系数根据，由表8-8可知轴承2的载荷系数根据由表8-8可知轴承1的当量动载荷轴承2的当量动载荷所以轴承的当量动载荷取、中较大者，所以计算轴承实际寿命温度系数由?机械设计根底?表8-6可知载荷系数由?机械设计根底?表8-7可知寿命指数滚子轴承轴承实际寿命轴承预期寿命结论由于轴承30208满足要求轴的构造设计蜗杆轴的构造造型如下：蜗杆轴的径向尺寸确实定从联轴段开场逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，故。该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装，取，选定轴承型号为30208，与蜗轮相配合，取蜗杆的齿根圆直径，按标准直径系列，取；与轴承的内径配合，与一样，故取；起定位作用，定位轴肩高度故，取。蜗杆轴的轴向尺寸确实定联轴段取；轴肩段取；与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm；左轴承到蜗杆齿宽；蜗杆齿宽即，取；蜗杆齿宽右面到右轴承间的轴环与左面一样取；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm；轴的总长为320mm。蜗轮轴的构造造型如下：输出轴的弯矩和转矩蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。蜗轮轴的径向尺寸确实定从左轴承段与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装取，选定轴承型号为30214开场逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；与蜗轮孔径相配合，取蜗轮的内径，按标准直径系列，取；与轴承的内径配合，与一样，故取；联轴段；起定位作用，定位轴肩高度故取；蜗轮轴的轴向尺寸确实定左面与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为；左轴承到蜗轮齿宽间的套筒取；蜗轮齿宽，故取；蜗轮齿宽右面到右轴承间的轴环与左面一样取；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为24mm；右轴肩段，联轴段，故轴的总长为280mm。蜗轮的强度校核蜗轮的切向力蜗轮的径向力蜗轮轴向力求水平面支反力：水平面弯矩：垂直面支反力，由,即，得在铅垂方向上，由，即,得垂直面弯矩根据合成弯矩得C截面左侧弯矩C截面右侧弯矩转矩T当量弯矩由当量弯矩图和轴的构造图可知，C和D处都有可能是危险截面，应分别计算其当量弯矩，此处可将轴的钮切应力视为脉动循环，取，则C截面左侧当量弯矩C截面右侧当量弯矩所以C截面处当量弯矩在以上两数值中取较大者，即D截面弯矩D截面合成弯矩D截面当量弯矩求危险截面处轴的计算直径许用应力，轴的材料用45钢，由?机械设计根底?表7-1可知，C截面直径计算D截面直径计算经与构造设计图比较，C截面和D截面的计算直径分别小于其构造设计确定的直径，故轴的强度足够。键连接设计计算蜗杆联接键键的选择和参数选择普通平键，圆头。由?机械设计课程设计指导书?表11.27查得d=30mm时。应选用键GB/T1096转矩键长接触长度许用挤压应力校核查?机械设计根底?表2-12键连接钢的许用挤压应力为故满足要求蜗轮键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由?机械设计课程设计指导书?表11.27查得d=55时。应选用键GB/T1096转矩键长接触长度许用挤压应力校核查?机械设计根底?表2-12键连接钢的许用挤压应力为故满足要求蜗轮轴键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由?机械设计课程设计指导书?表11.27查得d=55时。应选用键GB/T1096转矩键长接触长度许用挤压应力校核查?机械设计根底?表2-12键连接钢的许用挤压应力为故满足要求箱体的设计计算箱体的构形式和材料采用下置剖分式蜗杆减速器〔由于V=5m/s〕铸造箱体，材料HT150。箱体主要构造尺寸和关系名称减速器型式及尺寸关系箱座壁厚δδ=11mm箱盖壁厚δ1δ1=10mm箱座凸缘厚度b1，箱盖凸缘厚度b，箱座底凸缘厚度b2b=1.5δ=16mmb1=1.5δ1=15mmb2=2.5δ=28mm地脚螺钉直径及数目df=19mmn=6轴承旁联接螺栓直径d1=14mm箱盖，箱座联接螺栓直径d2=10mm螺栓间距150mm轴承端盖螺钉直径d3=9mm螺钉数目4检查孔盖螺钉直径d4=6mmDf，d1，d2至外壁距离df，d2至凸缘边缘距离C1=26,20,16C2=24,14轴承端盖外径D1=80mmD2=125mm轴承旁联接螺栓距离S=140mm轴承旁凸台半径R1=16mm轴承旁凸台高度根据轴承座外径和扳手空间的要求由构造确定箱盖，箱座筋厚m1=9mmm2=9mm蜗轮外圆与箱内壁间距离12mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离10mm螺栓等相关标准的选择本局部含螺栓，螺母，螺钉的选择垫圈，垫片的选择，具体内容如下：螺栓，螺母，螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续箱体的构造，以及其他因素的影响选用螺栓GB5782-86M10*35数量为3个M12*100数量为6个螺母GB6170-86M10数量为2个M10数量为6个螺钉GB5782-86,M6*20